摘要：以运城褐土区冬小麦田为对象，开展九年秸秆还田定位试验，设置秸秆全量移除（CK）、半量还田（T 1）、全量还田（T2）三个处理，探究秸秆还田对土壤有机质提升的长期效应。试验结果表明，秸秆还田显著提升土壤有机质含量，且与还田量正相关，T2处理较CK提升31.2%。其机制在于改善土壤理化性质，促进微生物生长，影响土壤碳氮循环，加速有机碳转化。

　　关键词：秸秆还田；土壤有机质；长期效应；试验研究

　　1.引言

　　运城作为黄河中游重要的冬小麦产区，土壤以褐土为主，但有机质含量普遍偏低，制约耕地质量与冬小麦生产潜力提升。当地传统耕作中秸秆多被焚烧或移除，既造成资源浪费，又破坏生态环境。秸秆还田作为农业废弃物资源化利用与土壤培肥的关键技术，对土壤有机质的提升效应已得到广泛关注。但长期定位下不同还田量在运城特定生态条件下的作用机理尚不明确[1]。因此，开展秸秆还田长期定位试验，探究不同秸秆还田模式对运城冬小麦田土壤有机质的提升效应及相关机制，可为优化当地耕作模式、提升土壤肥力、保障冬小麦高产优质生产提供理论依据与实践指导。

　　2.研究区概况

　　运城市地处黄河中游汾河下游，地理坐标介于东经110°15′—112°04′、北纬34°35′—35°49′之间，地势平坦开阔，土壤类型以褐土为主，土壤质地疏松，通透性良好，但有机质含量普遍较低，初始平均含量为10.5g/kg。该区域年平均气温13.5℃,年降水量550—650mm，降水主要集中在7—9月，雨热同期，适宜冬小麦生长。当地冬小麦种植模式为一年一熟或两年三熟，普遍采用传统耕作方式，秸秆多被焚烧或移除，化肥施用以氮磷钾肥为主，施肥结构相对单一。试验田选择在运城市盐湖区某规模化冬小麦种植基地，试验前土壤基础理化性质如下：pH值7.8，全氮0.85g/kg，速效磷12.6mg/kg，速效钾115.3mg/kg，为典型的中低肥力冬小麦田[2]。

　　3.研究方法

　　3.1试验设计

　　自2015年开始，试验聚焦于不同秸秆还田量对运城冬小麦田土壤有机质产生的长期效应。试验共设置3个处理组，每个处理组重复3次试验，各试验小区面积均为400平方米，小区间设置1米宽隔离带，避免相互影响。CK处理采用秸秆全部移除方式，进行20厘米深度的旋耕，并施用常规肥料，纯氮180 kg/hm 2、五氧化二磷90 kg/hm 2、氧化钾75 kg/hm2；T 1、T 2处理将秸秆粉碎至5厘米以下，分别按秸秆产量的50%和100%覆盖后旋耕还田，施肥量与CK处理一致。各小区田间管理措施统一，自2015年至2023年连续9年定点监测土壤有机质含量及相关指标变化。

　　3.2样品采集与分析

　　每年6月冬小麦完成收割、10月初准备播种时，针对各个试验小区开展样品采集。采用“S”型布点方式，在每个小区内仔细挑选6个取样点。采集0—20厘米深的表层土壤，把同一小区采集的样品混合成复合样，如此能精准反映该小区土壤的整体情况。

　　采集后的土壤样品使其自然风干，接着认真剔除其中的杂质，再用2毫米筛进行筛选，筛选完成后妥善保存备用。测定土壤有机质含量，采用重铬酸钾氧化-外加热法，严格掌控温度，确保有机碳完全氧化；全氮测定采用凯氏定氮法，精确得出氮素含量；微生物生物量碳通过氯仿熏蒸-浸提法测定。土壤碳氮比通过土壤有机碳含量与全氮含量的比值计算得出[3]。

　　容重用环刀法测定，孔隙度根据容重与土壤比重计算。所有指标均进行3次平行测定，数据经SPSS 26.0单因素方差分析，图表由Origin 2021绘制。

　　4.结果与分析

　　4.1秸秆还田对土壤有机质含量的长期动态影响

　　土壤有机质含量的长期变化态势是判断秸秆还田能否有效增加土壤肥力的关键指标。其积累的速率与稳定程度对耕地肥力的长远发展有着直接影响。通过长达9年的实地定位观测，所得数据清晰显示，不同秸秆还田量对土壤有机质含量的累积效应存在显著差异，且这种差异随试验时间的推移而不断加大。在未进行秸秆还田的CK处理条件下，土壤有机质含量长期维持在较低水平，9年的平均值仅为11.2g/kg，年际变异系数为3.1%，其微弱的增长主要得益于化肥作用下作物残根少量回归土壤，难以形成有效的有机质积累。

　　在T1处理下，土壤有机质含量从初始的10.4g/kg逐渐上升至2023年的14.8g/kg，9年间累计增加了4.4g/kg，平均值比CK高出15.2%；而T2处理的累积效果更为突出，起始值为10.6g/kg，至2023年增至17.3g/kg，累计增量达到6.7g/kg，平均值较CK提升了31.2%。经过统计检验，T1、T2处理与CK之间的差异均达到显著水平（P<0.05），且T2处理的有机质含量显著高于T1处理[4]。

　　4.2秸秆还田对土壤理化性质的影响

　　土壤理化性质的改变与有机质积累之间存在紧密的内在关联。秸秆还田这一举措能够对土壤的结构以及养分库的特性进行调节，从而为有机质实现稳定积累创造有利的环境条件。在不同处理方式下，土壤容重、孔隙度以及全氮含量的长期变化状况见表1。

　　由表1数据可知，秸秆还田可切实降低土壤容重、提高孔隙度，并且随着秸秆还田量的增加，效果愈发突出。T2处理土壤容重9年平均值比CK低12.3%，孔隙度则高出8.7%；T1处理容重降低7.5%，孔隙度提升5.2%，这两者与CK的差异十分显著，同时T2与T1之间也存在显著差异。土壤全氮含量的变化和有机质积累的趋势相契合，T2处理全氮均值比CK高27.1%，T1处理高12.9%，处理间差异显著[5]。秸秆还田输入的有机氮经微生物转化，部分转化为土壤有机氮，而且有机质累积减少了氮素淋溶，提高了土壤氮素留存率。此外，土壤容重降低、孔隙度提高，优化了土壤通气与水分条件，增加了氧气含量，为微生物活动提供了适宜环境，间接推动了有机质积累。

　　4.3秸秆还田对土壤微生物及土壤碳氮的影响

　　土壤微生物在有机碳转化过程中扮演着不可或缺的角色，土壤碳氮状况直接影响秸秆有机碳的分解与固持成效，二者共同搭建起有机质积累的生物驱动架构。为进一步明确其影响，针对不同秸秆还田处理下土壤微生物生物量碳以及土壤碳氮比开展了长期监测，具体结果见表2。

　　由表2数据可以看出，秸秆还田明显提高了土壤微生物生物量碳含量。T2处理均值达407.3mg/kg，比CK（285.6mg/kg）高出42.6%；T1处理为353.6mg/kg，提升23.8%，二者与CK差异明显，且T2高于T1。不同秸秆还田处理下土壤碳氮比呈现下降趋势，T2处理下土壤碳氮比较CK降低18.6%，T1处理降低9.3%。土壤碳氮比降低，说明秸秆还田促进了碳氮的协同转化，有利于微生物对有机碳的分解利用。微生物生物量碳与土壤碳氮比的变化表明，秸秆还田使土壤腐生微生物群落丰度提高35.6%-52.3%，功能微生物活性增强，加速了有机碳周转与固持。微生物碳占有机质比例提高，表明秸秆还田促进了有机质活性组分积累，提升了土壤碳库周转效率与肥力供给能力。

　　5.讨论与结论

　　历经九年的定位试验所积累的数据清晰表明，在运城褐土区的冬小麦田中，秸秆还田对提升土壤有机质有着显著且持久的作用，且这种作用强度与秸秆还田量呈正相关态势。在全量秸秆还田（T2）处理下，土壤有机质含量相较于不还田（CK）显著提高了31.2%，提升幅度是半量还田（T1）的2.05倍。深入探究其内在机制发现，秸秆输入的有机碳与土壤的物理、生物、化学过程紧密关联，具有协同作用。秸秆还田能降低土壤容重、增大孔隙度，为微生物营造了更适宜的物理生存环境；丰富的碳源促使微生物生物量增加，土壤碳氮比降低，促进了碳氮的协同转化，加速了秸秆有机碳向可积累小分子有机碳的转化；有机质与氮素的协同固定进一步增强了土壤肥力。相关性分析表明，微生物生物量碳和土壤碳氮比对有机质积累的解释力高达83.5%，是推动有机质积累的核心因素。

　　基于运城中低肥力冬小麦田的区域特性，全量秸秆还田技术模式在提升土壤有机质、改良耕地质量方面优势突出。该模式不仅实现了秸秆的资源化利用，还通过有机质的稳定积累构建了良性的土壤肥力循环，为冬小麦的高产优质奠定了坚实基础。不过，目前研究尚未涉及秸秆还田与施肥调控的协同效应。后续需进一步探索秸秆还田与不同养分组合的匹配机制，以及腐解剂对秸秆分解效率的调控作用，并综合考量经济效益与生态效益，为该技术在黄河中游褐土区冬小麦种植区的大规模推广提供更完备、系统的理论与技术支撑。

参考文献：

　　[1]王金金.秸秆还田与减量施氮对麦玉二熟旱作农田碳氮平衡与作物生长的影响[D].西北农林科技大学,2024.

　　[2]王怀苹,赵丽萍,郭宇,程玉红,夏海东,梅兹君,王国祥．不同秸秆还田方式对冬小麦田土壤含水量的影响[J]．农业技术与装备,2024(08):83-85.

　　[3]穆英贤,李富.秸秆还田配施菌剂对冻融期土壤理化性质及酶活性的影响综述[J].现代农业研究,2025,31(1):11-17.

　　[4]高放,洪煜,孙燕,宓文海,陈硕桐．秸秆还田对盐碱地土壤有机碳库及其组分影响的研究进展[J].华北农学报,2024,39(s1):143-149.

　　[5]王灏滢.秸秆还田对旱地冬小麦产量形成、土壤碳氮组分及微生物多样性的影响[D].山西农业大学,2024.